《電子技術(shù)應(yīng)用》
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激光二極管保護(hù)電路的設(shè)計(jì)原理
摘要: 設(shè)計(jì)一個(gè)符合LD技術(shù)要求,、性能穩(wěn)定、工作可靠的驅(qū)動電源是十分必要的,。近年來,,有不少科研單位研究開發(fā)了一系列LD用電流源,保證了LD的正常工作,。
關(guān)鍵詞: 激光二極管 限流 浪涌
Abstract:
Key words :

  激光二極管本質(zhì)上是一個(gè)半導(dǎo)體二極管,,按照PN結(jié)材料是否相同,可以把激光二極管分為同質(zhì)結(jié),、單異質(zhì)結(jié)(SH),、雙異質(zhì)結(jié)(DH)和量子阱(QW)激光二極管。量子阱激光二極管具有閾值電流低,,輸出功率高的優(yōu)點(diǎn),,是目前市場應(yīng)用的主流產(chǎn)品。同激光器相比,,激光二極管具有效率高,、體積小、壽命長的優(yōu)點(diǎn),。

  激光二極管的特性  

  激光二極管(LD—Laser diode)是一個(gè)電流器件,,只在它通過的正向電流超過閾值電流Ith (Threhold current) 時(shí)它發(fā)出激光,。

  為了使LD高速開關(guān)工作,必須對它加上略大于閾值電流的直流偏置電流IBIAS

  LD的兩個(gè)主要參數(shù):閾值電流Ith和斜效率S (Slope efficiency)是溫度的函數(shù),,且具有離散性,。

圖:激光二極管的特性

  限流電路的設(shè)計(jì)

  這是個(gè)雙限流電路,兩個(gè)限流電路確保通過激光二極管(LD)電流不會超過設(shè)定值,。具體工作原理,。

圖:限流控制電路原理

  Q1為P型MOS管,Q2為N型MOS管,。流過Q1的電流通過采樣電路1變?yōu)殡妷盒盘柵c基準(zhǔn)電壓相比較,,通過負(fù)反饋電路1控制,可使得流過Q1的電流恒定,。通過半導(dǎo)體激光器LD的電流經(jīng)過采樣電路2變?yōu)殡妷盒盘柵c電流調(diào)節(jié)端電壓相比較,,如果流過半導(dǎo)體激光器的電流超過設(shè)定值,經(jīng)過負(fù)反饋電路2調(diào)節(jié)使得通過Q2的電流增加,,導(dǎo)致通過LD電流減?。涣鬟^LD的電流太小,,經(jīng)過采樣電路2,、負(fù)反饋電路2調(diào)節(jié)可使得流過Q2的電流變小,導(dǎo)致流過LD的電流變大,,如此反復(fù),,通過負(fù)反饋電路的控制可使得流過半導(dǎo)體激光器的電流恒定,這種負(fù)反饋過程建立的時(shí)間很快,。

  浪涌吸收電路及慢啟動電路的設(shè)計(jì)
                               
  浪涌多發(fā)生在功率器件開通和關(guān)斷的瞬間,,因?yàn)檫@個(gè)瞬間電路會有很大電流流過或者電路中某個(gè)器件兩端會有很大的電壓。

圖:浪涌吸收電路及慢啟動電路原理

  這種電路是利用功率器件的開通或關(guān)斷來強(qiáng)制吸收或隔離浪涌對器件的沖擊,。這個(gè)電路作用分三個(gè)階段:

  1)在使能端電壓為低電平階段,。使能端電壓為低電平,Q3導(dǎo)通,,通過負(fù)反饋電路1的控制,,Q1斷開,強(qiáng)制隔離電源V+對半導(dǎo)體激光器LD的沖擊,;使能端為低電平,,Q4導(dǎo)通,通過負(fù)反饋電路2控制,,使Q2導(dǎo)通,,這樣即使有浪涌沖擊,,也會被Q2強(qiáng)制吸收,,不會影響半導(dǎo)體激光器LD,。

  2)使能端從低電平到高電平階段。Q3,、Q4斷開,。設(shè)C1上的電壓從V+降到基準(zhǔn)電壓值所要的時(shí)間為t1,C2從V+降到電流調(diào)節(jié)端設(shè)定電壓值的時(shí)間為t2。

  調(diào)節(jié)R5,、C1和R6,、C2參數(shù)可以使得t2mt1。這樣在t1階段,,通過負(fù)反饋電路1的控制使得Q1慢慢導(dǎo)通,,流過Q1電流從零直到恒定,這時(shí)由于t2mt1,C2上還有電壓,,通過負(fù)反饋電路2的控制使得Q2處于導(dǎo)通狀態(tài),,這樣流過Q1的電流,以及由于Q1開通產(chǎn)生的浪涌電流全部由Q2吸收,,然后隨著時(shí)間的增加C2電壓慢慢降為零,,流過Q2的電流慢慢減小,LD上電流慢慢增加直到達(dá)到設(shè)定值,。

  3)使能端從高電平到低電平階段,。使能端為低電平Q3,Q4導(dǎo)通。C1由于R5存在,,電壓從基準(zhǔn)電壓慢慢升至V+,通過負(fù)反饋電路1的控制使得Q1慢慢關(guān)斷,;Q4導(dǎo)通,V+直接給C2充電,,電壓迅速升為V+,通過負(fù)反饋電路2的控制使得Q2迅速導(dǎo)通,,這樣由于Q1關(guān)斷產(chǎn)生的浪涌將會被Q2強(qiáng)制吸收。

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